深基础工程

土木工程名词

深基础工程，通常是指先由地面向下开挖的一个地下空间，基坑周围一般为垂直的挡土结构。基坑开挖是基础和地下工程施工中一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中的强度与稳定问题，又包含了变形问题，同时还涉及土与支护结构的共同作用。

内容简介

深基础是埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，而不像浅基础那样，是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采用地基处理措施时，应考虑采用深基础。深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等几种类型。

相对于浅基础，深基础埋入地层较深。结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。

使用原因

采用深基础通常有以下一些原因：

(1)缺少必要的支承基础的土质条件。当建筑物底部附近的土质条件大多不允许采用常规浅基础时，深基础则成为一种与建筑物底部有一定距离，且能够获得满意的承载力水平的方式。

(2)基础承担沉重荷载。在某些情况下，上部土层对于相对较小的荷载，采用浅基础是足够了。但是，由于基础要求的尺寸、沉降限制的需要或过大荷载等因素，可能需要采用深基础。高层建筑、大跨度结构和大体积混凝土或砖石建筑就是一些荷载相当大并有可能超过普通土类承载力的实例。

(3)地面的潜在失稳。对于建筑物底部土层遭受侵蚀、下沉、滑移、分解，或其他形式的土体结构或状态的改变，就有必要采用深基础形式。这种情况有时发生在滨水地区和山坡。这些情况下，深基础是一种将建筑物锚固在更加可靠、稳定的土体上的方式。

(4)对沉降具有高度敏感性建筑物的支撑。在某些情况下，地基沉降是非常关键的。例如，那些具有刚性框架结构的建筑物和安装有精度要求与连续连接设备的建筑物。基础将安置在一些土层而不是基岩上。深基础沉降量很小，尤其是基础设置在岩石或高固结度土层上时。

通常仅在不能采用浅基础的情况下才会考虑采用深基础，其主要原因是深基础造价过高。在可以使用浅基础且尺寸不大的情况下，深基础因造价原因而不具有竞争力。不能采用浅基础时，造价增加的问题就会随之而来。对于那些边缘情况，即浅基础可用但尺寸过大时，有必要进行一个可供选择的造价分析。通常，造价分析需要对备选基础形式进行一套完整的设计，当备选基础形式结构有明显不同时，造价分析可能会更加复杂。

类型

按基础埋深来讲，工程中一般将埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。如桩基、地下连续墙、沉井基础和沉箱基础等。

1．桩基础

当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础。桩基应用最为广泛。桩基础指用各种材料做成的方形、圆形或其他形状的细而长的且埋在地下的桩。桩基础通常由桩和桩顶上承台两部分组成，并通过承台将上部较大的荷载传至深层较为坚硬的地基中去，桩基的作用是将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩周围的摩擦力传给地基，多用于高层建筑。

按桩的受力情况，桩分为摩擦桩和端承桩两类。当桩沉入软弱土层一定深度，通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时．即为摩擦桩。当桩穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上，即为端承桩。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。

按施工方法，桩分为预制桩和灌注桩两类。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料和形式的桩，而后用沉桩设备将桩打入、压入、旋入或振入（有时还兼用高压水冲）土中。灌注桩是在施工现场的桩位下用机械或人工成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成，与预制桩相比，可节省钢材。

2．地下连续墙

地下连续墙是利用专门的成槽机械在地下成槽，在槽中安放钢筋笼（网）后以导管法浇灌水下混凝土，形成一个单元墙段，再将依次完成的墙段以特定的方式连接，组成一道完整的现浇地下连续墙体。地下连续墙具有挡土、防渗兼作主体承重结构等多种功能；能在沉井作业、板桩支护等难以实施的环境中进行无噪音、无振动施工；能通过各种地层进入基岩，深度可达50m以上而不必采取降低地下水的措施，因此可在密集建筑群中施工。尤其是用于二层以上地下室的建筑物，可配合“逆筑法”施工而更显出其独特的作用。

3．沉井基础

沉井基础是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉井基础。

沉井基础的特点是埋深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载面积，能承受较大的垂直和水平荷载。此外，沉井既是基础．又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便，技术稳妥可靠，不需要特殊专业没备，并可做成补偿性基础，避免过大沉降，在深基础或地下结构中应用较为广泛，如桥梁墩台基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井以及大型设备基础、高层和超高层建筑物基础等。但沉井基础施工工期较长，在井内对粉砂、细砂类土抽水时易发生流砂现象．造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，也将给施工带来一定的困难。

4．沉箱基础

沉箱基础又称为气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑的桥梁墩台或其他构筑物的基础。气压沉箱是一种无底的箱形结构，因为需要输入压缩空气来提供工作条件，故称为气压沉箱或简称沉箱。

特点

深基础与浅基础相比较，具有下列特点。

(1)深基础施工方法较复杂

顾名思义，深基础的埋置深度较大，一般基础埋深大于5m的称为深基础。

深基础通常需要考虑基础侧壁的摩擦力，而浅基础无需考虑基础侧壁摩擦力。

深基础一般采用特殊的结构形式、特殊的施工方法，而浅基础一般采用开挖基坑的简单方法。

(2)深基础的地基承载力高

一方面由于深基础选择地基深层较坚实土层作为建筑物的持力层，地基承载力本来就高；由于埋置深度大，承载力经过深度修正，有大幅度提高；而且深基础不仅基底土层有较高的承载能力，而且其四周侧壁的摩阻力也具有一定的承载能力。因此，深基础的地基承载力较高。

(3)深基础施工需专门设备

例如预制桩施工需打桩设备，灌注桩施工需成孔设备；沉井基础施工，需要现场浇筑混凝土的设备、井点降水、沉降观测及纠倾等一整套设备。